持續(xù)施用專用有機(jī)肥對鹽堿地薄荷生長的影響

陳壯壯，隋學(xué)圃，趙春，韓金龍，王志芬，賈毅，呂國良

(1.東營職業(yè)學(xué)院，山東 東營 257091；2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部新食品資源加工重點實驗室，山東 濟(jì)南 250100；3.東營菇健生物科技有限公司，山東 東營 257000；4. 東營富悅生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司，山東 東營 257000)

鹽堿地改良是一個漫長而巨大的工程。減少土壤鹽害、降低地下水影響、改良作物耐鹽堿特性是治理鹽堿地的關(guān)鍵[1-4]。其中包括工程技術(shù)、化學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)和綜合改良技術(shù)等[5, 6]。工程技術(shù)主要是建溝埋管、大水洗鹽[7]，可以有效減少土壤中多余鹽分，但是會造成土壤水溶性養(yǎng)分的大量流失，并且對地下水位高的地區(qū)持續(xù)性較差，在干旱缺水地區(qū)推廣性欠佳；化學(xué)技術(shù)主要在鹽堿地中施入土壤改良劑以有效控鹽控堿，但成本較高，不同地域間由于其成分不同，土壤改良劑易出現(xiàn)水土不服的情況[8, 9]；生物改良技術(shù)是通過種植耐鹽堿作物，或者加入抗鹽堿微生物，增加土壤活性，固定土壤鹽分從而達(dá)到持續(xù)的防治效果，同時能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，是當(dāng)前公認(rèn)比較環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的改良方式[5, 10, 11]。

在鹽堿地上種植耐鹽堿作物，不僅可以吸收土壤中的鹽分，降低土壤pH值，同時也提高土壤利用效率及活化土壤，提升土地生產(chǎn)力水平[4, 12]。中草藥中的活性成分主要是生物堿和一些次生代謝產(chǎn)物。在鹽堿地上種植耐鹽堿中草藥不僅可以利用中草藥耐鹽堿的特性，同時也可以刺激作物次生代謝水平，提升中草藥品質(zhì)和產(chǎn)量[13]。但是，鹽堿地中草藥種植需要選擇合適的中草藥作物和合適的方法[14-16]。

鹽堿地不僅鹽分含量高，且各類無機(jī)鹽含量豐富，耐鹽堿中草藥高效利用這些無機(jī)鹽是種植中草藥治理鹽堿地的關(guān)鍵。中草藥在吸收無機(jī)鹽的同時，也需要有機(jī)質(zhì)的供給。土壤有機(jī)質(zhì)缺乏，會導(dǎo)致植物對土壤中鹽分吸收率降低，植株生長緩慢，品質(zhì)降低[17]。鹽堿地長期施用有機(jī)肥可增加土壤碳含量，改善土壤理化性狀，促進(jìn)中草藥生長，進(jìn)而增加經(jīng)濟(jì)效益[18]。本試驗選擇薄荷為耐鹽堿材料，采用薄荷與皂角間作模式，在鹽堿地上持續(xù)3年施入不同用量的中草藥專用有機(jī)肥，定期監(jiān)測薄荷生長情況和對鹽堿地改良的效果，為鹽堿地種植薄荷提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

試驗在山東省東營市東營職業(yè)學(xué)院中草藥試驗田進(jìn)行。土壤堿性，含鹽量2.87 g/kg，pH值8.64，有機(jī)質(zhì)5.06 g/kg，堿解氮37.6 mg/kg，有效磷1.02 mg/kg，速效鉀30.3 mg/kg。中草藥專用有機(jī)肥由山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院研發(fā) (專利申請?zhí)枺?017102498034)，其主要組分：菌渣85%～90%、麥麩3%～5%、天然殺蟲組分2%～5%、凹凸棒土3%～5%、磷酸二氫鉀0.5%～1%、尿素0.5%～1%、石灰1%～2%；化肥為金正大生產(chǎn)的氮磷鉀復(fù)合肥(N-P2O5-K2O=15-15-15)。薄荷品種為安徽亳州品種‘阜油1號’。

1.2 試驗設(shè)計及方法

2017—2019年連續(xù)3年進(jìn)行基施不同用量中草藥專用有機(jī)肥試驗。共設(shè)8個處理，分別為空白(CK，不施肥)；1 t專用有機(jī)肥(666.7m2用量，下同)；2 t專用有機(jī)肥；4 t專用有機(jī)肥；6 t專用有機(jī)肥；8 t專用有機(jī)肥；10 t專用有機(jī)肥；80 kg氮磷鉀復(fù)合肥。不同處理組間起壟隔開，重復(fù)3次。小區(qū)面積為222.3 m2。所有處理其他田間管理均保持一致。薄荷小區(qū)和皂角小區(qū)相間，薄荷為2017年種植，株行距均為5 cm， 2018年和2019年春季對薄荷進(jìn)行深耕間苗以減少出苗量。深耕寬20 cm，深25～30 cm。

1.3 測定指標(biāo)及方法

薄荷株高、莖圍、葉面積、鮮重和干重等農(nóng)藝性狀是衡量薄荷產(chǎn)量的重要生長指標(biāo)[19]。分別在2019年4、5、6月對薄荷農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查。7月4日收獲測產(chǎn)，測定薄荷鮮重、干重及薄荷油含量。每處理各選取3個測產(chǎn)點，每個點面積為10 m2(寬1 m、長10 m)，稱量樣方內(nèi)薄荷鮮重，取平均值，折算666.7m2鮮薄荷產(chǎn)量。每個點內(nèi)稱取鮮薄荷2 kg，于烘箱中105℃殺青1 h后,在80℃烘箱內(nèi)烘干至恒重。每個樣方測定3個重復(fù)，計算平均干重，折算666.7m2干薄荷產(chǎn)量。

頭刀薄荷測產(chǎn)完畢對所有薄荷田進(jìn)行統(tǒng)一收割，便于第二茬薄荷的生長。收獲的薄荷用于生產(chǎn)有機(jī)肥。第二刀薄荷生長速率相比頭刀薄荷緩慢，并且各組之間差異較大。2019年11月15—16日對二刀薄荷進(jìn)行農(nóng)藝性狀調(diào)查及測產(chǎn)。

薄荷油含量測定：每處理每重復(fù)各取1.2 kg薄荷地上鮮株，混合成為一個樣品(3.6 kg)，送至東營市食品藥品檢驗研究院進(jìn)行薄荷油測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Microsoft Excel 2003對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，利用SPSS軟件進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 持續(xù)施用有機(jī)肥對頭刀薄荷株高的影響

由表1看出，施用有機(jī)肥及化肥處理的頭刀薄荷株高不同月份的生長量均高于對照。其中4月份，6、8、10 t有機(jī)肥處理和化肥處理株高較高，但不同施肥處理與對照差異均未達(dá)顯著水平；5月份10 t處理株高增長量最大，相比4月增長28.8 cm，但與8 t處理及化肥處理差異不顯著；6月份10 t處理株高最高，顯著高于其他處理，其次為6、8 t處理及化肥處理，后三者差異不顯著，但顯著高于其他處理。因此收獲前有機(jī)肥10 t處理對薄荷株高增長效果最明顯，6 t處理次之，其平均株高與化肥處理相近。

表1 不同處理頭刀薄荷株高

2.2 持續(xù)施用有機(jī)肥對頭刀薄荷莖圍的影響

由表2看出，中草藥專用肥處理后，薄荷平均莖圍增加與有機(jī)肥施用量無明顯關(guān)聯(lián)。對照由于后續(xù)缺少肥料供給，薄荷莖圍呈逐月縮小的趨勢， 5月份有機(jī)肥處理莖圍變化均不明顯，部分呈現(xiàn)下降趨勢，化肥處理薄荷莖圍優(yōu)勢明顯，達(dá)到1.83 cm，8 t處理次之，為1.46 cm。進(jìn)入6月，化肥處理組與5月相比無明顯增加，各有機(jī)肥處理植株莖圍提升明顯， 8、6、10 t處理莖圍增加明顯，平均莖圍略低于化肥處理，但差異不顯著。

表2 不同處理頭刀薄荷莖圍

2.3 持續(xù)施用有機(jī)肥對頭刀薄荷葉面積的影響

據(jù)文獻(xiàn)[20]報道，薄荷從上至下第5片剛成熟葉，其面積受植物營養(yǎng)和生長環(huán)境影響較大，合適的生長條件可以促進(jìn)葉面積增大，但是環(huán)境因素如病蟲害等對葉面積也有較大影響。因此選用從上至下第5片葉進(jìn)行葉面積測量。由表3可知，在4、5月間，不同處理葉面積波動較大，僅CK葉面積變化趨勢平穩(wěn)。有機(jī)肥和化肥處理葉面積均大于CK，4月8 t處理平均葉面積較大；5月化肥處理葉片生長迅速，葉面積最大；6月6 t處理葉面積最大，為21.25 cm2。

表3 不同處理頭刀薄荷葉面積

2.4 持續(xù)施用有機(jī)肥對頭刀薄荷鮮、干重的影響

由表4可知，與CK相比施用中草藥專用有機(jī)肥和化肥，都能有效提高薄荷單株地上部鮮重，且隨有機(jī)肥用量的增加頭刀薄荷單株鮮重增加。4月，施肥處理的單株鮮重均高于對照，但無顯著差異；5月至6月間，化肥處理鮮重增加明顯，采收前，單株鮮重達(dá)24.83 g，顯著高于其他處理，這可能與化肥肥效釋放較快有關(guān)。有機(jī)肥各處理，在4—5月鮮重積累不明顯；但是6、8 t和10 t處理植株鮮重6月比5月增長顯著，平均單株鮮重分別增加7.8、7.5 g和12.4 g，10 t處理單株鮮重最高，為17.83 g。

表4 不同處理頭刀薄荷單株鮮重

由表5看出，薄荷單株地上部干重與鮮重結(jié)果大體一致。CK由于缺乏肥料供給，干物質(zhì)積累量較少；化肥處理明顯提高薄荷單株干物質(zhì)積累量，4—6月間每月干物質(zhì)增加量也顯著高于其他處理；有機(jī)肥處理，4—5月8 t處理薄荷干重增加量最高，僅次于化肥，5—6月10 t處理干重增加量最大。4—6月化肥處理單株干重均最高，分別為0.51、1.92 g和4.60 g。不同有機(jī)肥處理表現(xiàn)為4月6 t有機(jī)肥處理平均干重最高，為0.46 g，5月8 t處理最高,為1.49 g，6月則是10 t處理最高,為2.72 g。

表5 不同處理頭刀薄荷單株干重

由表6看出，施用中草藥專用有機(jī)肥可以顯著提升薄荷地上部生物量，各處理鮮重由高到低為6 t、化肥、10 t、4 t、8 t、2 t、1 t、CK。這表明高量有機(jī)肥處理對于薄荷鮮重并未有更高的提升效果。有機(jī)肥處理中鮮重最高為6 t處理，666.7m2達(dá)3 572.4 kg，比CK高5.6倍；化肥處理薄荷生物量也較高，666.7m2達(dá)3 037.1 kg，比CK高4.6倍(植株照片見圖1)。

各處理薄荷干重由高到低排序為6 t、化肥、10 t、4 t、2 t、8 t、1 t、CK。 6 t處理最高，666.7m2達(dá)到608.4 kg，比CK高4.8倍；其次是化肥處理，666.7m2干重為521.4 kg；10 t處理位列第三，為466.2 kg。有機(jī)肥處理組中干重最低為1 t處理，666.7m2為304.4 kg，比CK高1.9倍。

表6 不同處理頭刀薄荷干鮮生物量

注：從左向右依次為化肥、10t、8t、6t、4t、2t、1t、CK處理。

2.5 頭刀薄荷薄荷油含量檢測

薄荷中主要藥用成分為薄荷油，其含量與質(zhì)量一定程度上反映薄荷的品質(zhì)。由表7可知，化肥處理薄荷油含量最高，為6.91 mL/kg,專用有機(jī)肥處理中2 t和10 t處理薄荷油含量低于CK；8 t處理稍高于CK，1 t、4 t、6 t處理薄荷油含量較高，其中6 t含量最高，僅次于化肥處理，為6.48 mL/kg。

表7 頭刀薄荷鮮品薄荷油含量(mL/kg)

2.6 持續(xù)施用有機(jī)肥對二刀薄荷農(nóng)藝性狀的影響

由表8可知，有機(jī)肥各處理二刀薄荷株高均高于CK。除10 t處理外，株高隨有機(jī)肥施用量增加而增加，其中8 t處理最高，平均為41.39 cm，6 t處理次之，為39.09 cm。10 t處理和化肥處理與頭刀薄荷相比株高下降明顯，特別是化肥處理與CK持平。這表明施用化肥可以顯著提升鹽堿地頭刀薄荷產(chǎn)量，但是后續(xù)肥力不足；有機(jī)肥肥力緩慢釋放，可以很好滿足鹽堿地薄荷整個生長周期的需求。

各處理莖圍均無顯著性差異，其中2 t和8 t處理莖圍較粗，對照和化肥處理莖圍較細(xì)。有機(jī)肥10 t處理葉面積最大，為12.0 cm2，2 t處理葉面積最小，僅為5.8 cm2。

施肥處理單株鮮重均高于對照，1～8 t處理單株鮮重逐漸上升，10 t處理鮮重下降，化肥處理與對照相近。8 t、6 t、4 t處理薄荷鮮重分別為3.80、3.79、3.79 g/株。

不同處理組中1～6 t處理薄荷干重逐漸上升，6 t處理薄荷干物質(zhì)積累最高，為1.08 g/株，顯著高于其他處理，8 t與10 t處理薄荷干重下降；化肥處理略高于對照；由于肥料缺乏，對照單株干重最低，僅為0.35 g/株。綜上分析表明，有機(jī)肥6 t處理的頭刀和二刀薄荷地上部生物量均表現(xiàn)較好。

表8 不同處理二刀薄荷農(nóng)藝性狀及鮮干重

3 討論與結(jié)論

本試驗結(jié)果表明，化肥處理可以有效促進(jìn)鹽堿地頭刀薄荷的含油量和平均干鮮重，但后續(xù)肥力不足，二刀薄荷生物量顯著低于有機(jī)肥處理，并不適合鹽堿地中草藥種植體系。中草藥對鹽堿地礦質(zhì)元素的利用需要有機(jī)質(zhì)[17]，鹽堿地連續(xù)施加有機(jī)肥可以改善土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)作物增產(chǎn)增收[21, 22]。本試驗中，中草藥專用有機(jī)肥可以有效促進(jìn)薄荷各項生理指標(biāo)的增長，和化肥相比，優(yōu)勢體現(xiàn)在株高、葉面積和莖圍等方面，特別是對于二刀薄荷。

株高、莖圍的增加都能提升植物生物量積累，頭刀薄荷前中期莖圍的增加對于后期植株生物量的積累有顯著影響[23]。本研究表明，化肥處理在生長中期能顯著提升薄荷莖圍，這對于薄荷鮮重的提升起到關(guān)鍵作用，這也為后續(xù)中草藥施用有機(jī)肥提供了新的參考，可以配合施用植物調(diào)節(jié)劑，前期促進(jìn)植株矮壯，或者根據(jù)土壤鹽成分，聯(lián)合施用有機(jī)肥和少量化肥，進(jìn)而增加后續(xù)植物干物質(zhì)的積累，提升產(chǎn)量。

本試驗結(jié)果表明，施化肥和有機(jī)肥都可以提升鹽堿地頭刀薄荷產(chǎn)量，當(dāng)666.7m2施用專用有機(jī)肥6 t時，薄荷干重和鮮重均顯著高于化肥處理，超過6 t施用量對產(chǎn)量影響不大。其原因可能是有機(jī)肥中含有各種植物生長必需的元素和物質(zhì)，在合適的范圍內(nèi)才對薄荷的生長有提升作用，濃度過大加之鹽堿地中其他鹽分的影響，后續(xù)提升作用反而會下降，從而影響整體施肥效果。

綜合分析二刀薄荷的農(nóng)藝性狀及鮮干重，有機(jī)肥處理顯著優(yōu)于化肥處理及對照，其中有機(jī)肥6 t和8 t處理各項指標(biāo)值較好，表明鹽堿地薄荷施用化肥后續(xù)肥力明顯不足。雖然頭刀薄荷中前期有機(jī)肥的促生效果沒有化肥顯著，但二刀薄荷有機(jī)肥處理均優(yōu)于化肥處理，表明在鹽堿地持續(xù)施加有機(jī)肥，可明顯提升頭刀薄荷和二刀薄荷的農(nóng)藝性狀和生物量，在本試驗條件下666.7m2持續(xù)使用6 t處理的中草藥專用有機(jī)肥效果最佳。